Фамилия Аннухина — женская форма фамилии Аннухин, которая образована по одной из самых распространённых восточнославянских моделей: от личного имени или прозвища через суффикс -ин. Этот суффикс указывал на принадлежность: «чей?» — «Аннухин», то есть сын или потомок Аннуха.

В основе фамилии лежит разговорная, обиходная форма канонического крестильного имени Анна. В русской народной традиции имя Анна, особенно в северных и центральных говорах, давало множество уменьшительно-ласкательных вариантов: Аннушка, Анюта, Аннуха. Форма Аннуха — характерный пример бытового сокращения с суффиксом -ух(а), который придавал имени оттенок простоты, фамильярности или ласки (ср. Петруха, Ванюха, Коляха). Таким образом, Аннухин — буквально «сын Аннухи», то есть потомок женщины по имени Анна.

Словообразовательная модель с суффиксом -ух(а) в основе фамилии встречается реже, чем стандартные -ов/-ев или -ин от полных имён. Это делает фамилию Аннухин — и, соответственно, Аннухина — отчётливо «простонародной» по происхождению: её носители, скорее всего, происходили из крестьянской или мещанской среды, где внутри семьи и в быту имя Анна редуцировали до Аннухи. В официальных документах XVIII–XIX веков такие формы могли закрепиться как фамильное прозвание, если в семье была женщина по имени Анна, обладавшая заметным положением, или если прозвище Аннуха дали самому предку-мужчине по матери или жене.

Географически фамилия тяготеет к северорусским и центральным регионам, где были живы диалектные формы имён. Встречается она нечасто, что также говорит о её локальном, не «столичном» происхождении. Распространённая ошибка — связывать основу с мужским именем Аннух (которого в православных святцах нет) или с тюркскими корнями: для фамилии Аннухина тюркская этимология маловероятна, так как имя Анна и его производные — исконно славянская христианская традиция.